南京地铁自动检票机功能改进与实现

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摘要：轨道交通自动售检票系统中，自动检票机由于其与运营和收益管理的密切关系而成为整个系统中最为重要的环节。

0 引言

本文通过对现场维修中发生的真实故障进行分析，找出影响大、修复困难的故障类型，通过研究设备电路板的构造和各部分的功能找出解决对策，经过分析后得出解决此类故障的方案。然后，通过对设备部分内部模块的功能进行改造和实现，从而提升设备的运行稳定程度、降低设备维护成本。

关键词：自动检票机；设备内部改进

中图分类号：C35文献标识码： A

一、项目开发意义与背景

南京地铁是服务于南京市及南京都市圈内各地区的城市轨道交通系统，是中国大陆第六个建成并运营地铁的城市，亦是中国大陆地区唯一盈利的城市轨道交通系统，截至2014年8月，南京地铁有5条线路、92座车站，线路总长180.2公里，日均客流量超过一百四十万人次。

南京地铁一号线AFC系统是由南京熊猫电子股份有限公司和法国Thales e-Transactions CGA S.A. 组成的联合体来共同完成的。一号线AFC系统项目始于2003年5月，2005年8月12日南京地铁开始载客试运营的当天，AFC系统投入正式使用，2008年8月，一号线AFC系统正式出质保，这就意味着所有一号线AFC系统的维修和管理全部需要由运营方自己承担。为了突破进口设备和技术对维修的瓶颈，公司开始倡导尝试自主维修、技术攻关、寻找国产化产品替代等一系列措施来降低承包商对AFC系统的制约。本文以一号线自动检票机在实际运用中发生的故障为基础，研究现场高发故障，提出解决措施，突破设备承包商对技术的垄断和设备空间给改造带来的局限，实现合适的改进方案在一号线全线推广。

二、理论与技术介绍

自动检票机是AFC系统中重要的终端设备，自动检票机放置在地铁车站的非付费区和付费区的交界处，负责乘客进出站检票工作。AFC系统中自动检票机的引入大大的提高了整个系统的效率，使得票务系统的验证及管理达到了高度的智能化。南京地铁一号线自动检票机包含以下子模块：电子主模块（EMM）、扇门系统、乘客信息显示器（PID）、末端显示器（GED）、智能票卡验证器（SMV）及智能票卡接收器（SMA）等都是由国外原装进口，在国内组装而成的。由于生产技术的垄断，自动检票机的设备运营维护部门在后期的维护中只能通过更换损坏零部件的方法来恢复设备功能，但是对于更换下来的板件便无法进行更深层次的维修，造成板卡和零部件的报废，带来了巨大的维修成本的浪费。

车票回收单元是自动检票机组成的一个关键模块，它主要负责完成单程票验证、回收处理。车票处理单元主要包括两大部分：车票验证和车票回收装置。南京地铁单程票使用的是非接触式车票，自动检票机的车票回收装置首先会对探测到的单程票进行预读，对于验证的有效车票，车票回收口会打开，乘客可以将车票投入后出站；对于无效车票，回收口无动作，乘客显示器和喇叭作出相应提示。同时，车票回收单元还必须实时监控票箱的状态，在票箱不在位、票箱即将满、票箱已满等信息及时向自动检票机的主控单元发送相关信息，主控单元将相关信息上传到车站计算机系统。车票回收单元可以根据主控单元的命令将单程票回收至指定的票箱。

车票回收单元主要包含了以下几个部分：单程票票箱、票箱传感器、非接触式智能读卡器、天线板、车票回收转盘、IOTA控制板和摆动支架等。单程票票箱安装在票箱支架上，每个票箱支架上均安装有一个检测票箱是否在位的微动开关，微动开关与IOTA控制板相连，IOTA控制板负责和主控单元进行通讯，并发送动作指令驱动车票回收单元进行动作。

根据历年的故障统计分析，可以发现车票回收单元的故障率一直居高不下，且呈现逐年升高的态势，这其中又以票箱传感器故障居首，故障现象为票箱无法识别、传感器损坏等。

票箱及其传感器是车票回收单元中的重要组成部分，是实现票卡交易和单程票回收的重要功能部件，它的正常工作与否关系到能否实现乘客出站顺畅和客流的快速疏散，对维持良好的运营秩序起着重要的作用。

票箱传感器被安装在票箱支架的上，在支架上有一个腰型安装孔，维修人员可对微动开关的位置进行适当调整。当票箱被装入支架后，票箱上的压条会下压动作簧片，当动作簧片末端的动触点与定触点接通后，自动检票机便能够检测到票箱已安装到位。然而，由于票箱更换的频率很高，长期挤压微动开关，难免会造成其固定位置的偏移，当微动开关的位置偏低时，便无法检测到票箱，维修人员需及时对其位置进行调整，当位置过高时，又容易被票箱挤碎。票箱传感器故障频发，不但给广大乘客带来了不便，也给现场维修造成了很大的压力。

目前在用的接触式传感器有以下几个缺点：

1、机械开关，触电易氧化；

2、塑料外壳，螺丝紧固不能过紧；

3、装卸票箱可能受到挤压；

4、松动现象频繁发生，传感器失效。

出于降低设备维修成本的角度出发，需要对票箱传感器进行如下的改进：

1、电子开关，无触点；

2、金属安装支架，螺丝可以拧紧；

3、装卸票箱不会受到挤压；

4、松动现象极少发生，传感器仍然有效。

三、功能改进与实现

根据上述改进需求，综合实际情况对原有票箱传感器的功能进行了分析和研究，最终将传感器选型定为夏普公司的GP2A230LRSAF光电式传感器。考虑到传感器在支架上的安装位置，设计了与其配套的不锈钢转接座，将传感器安装在转接座上后，便实现了如图1所示的传感器组件。

图1 传感器组件

信号转换板原理图如图2所示，信号转换板的J1端子连接至IOTA板，传感器的发射端一直在发射检测信号，当有票箱装入时，票箱的压条可以视为反射面，传感器的接收端就会接收到此反射面反射回来的信号，自动检票机便能够识别到票箱的存在。

图2 信号转换板原理图

在完成了原理图的绘制后，根据原理图的制作了信号转换板。同时，综合考虑到自动检票机内部走线情况，初期将转换板安装在实验室的自动检票机上，进行了为期一周的测试。经过实验室的测试，光电式票箱传感器个模块工作正常，票箱能够正常识别，使用效果良好，随即推广至一号线全线安装使用。

直到目前为止，新型票箱传感器已经经过一年多的使用。通过现场维修班组的反馈，基本上杜绝了票箱无法识别、票箱传感器损坏等类似状况发生。

四、总结与展望

南京地铁二号线、南延线AFC设备于2010年5月28日开始使用，承包商质保期为2年，目前已经全面脱离质保，设备的维修和保养均有AFC巡检去完成，板卡级维修则需要从厂家购买大量备件进行更换。随着设备使用年限的增加以及客流量的不断攀升，需要倾注更多的人力和资金对设备进行维保。

一号线自动检票机的成功改进，为两条新线的AFC设备改造指引了方向、提供了思路。二号线和南延线自动检票机的票箱传感器仍然是机械式的微动开关，可以利用一号线票箱传感器的改造原理，针对新线SMA的结构设计出适合的信号转换板，对二号线和南延线全线的票箱传感器进行改造。

同时，由于一号线的自动售检票系统到目前为止已经使用了9年多，很多零部件已经停产，在后期的设备维护中，零部件的采购和周转将是一号线重点需要解决的问题。今后工作的重点将着眼于设备零部件国产化替代的研究上，利用和本地高校及相关企业合作，寻求设备模块的国产化替代。同时，做好设备故障数据的整理和分析，梳理出常见惯性故障，根据设备的实际情况对惯性故障模块提出合理化整改建议，在进一步降低设备故障，提高设备可靠度方面继续努力。

参考文献

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[2] 张建平.市场化运作机制在南京地铁自动售检票设备维护工作中的应用[J].城市轨道交通研究,2010:11~12.

[3] 魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术[M].北京：电子工业出版社,2004.

[4] 南京熊猫泰雷兹联合体.南京地铁南北线一期工程自动售检票系统技术规格书[Z],2003.

[5] 南京熊猫泰雷兹联合体.一号线自动检票机维护和培训手册[Z]. 2003.